Фильтр используется для удаления ненужных субстанций, содержащихся в аквариумной воде. Не будет большим преувеличением задать вопрос – зависит ли от фильтрации поддержание прекрасных аквапейзажей Природного Аквариума в здоровых условиях или нет. В настоящей статье с помощью экспериментов исследуется биологическая фильтрация, являющаяся самым важным методом фильтрации.
Три способа фильтрации
Количество воды в обычном аквариуме соответствует объемам лужи в природе. Поскольку огромное количество водных растений и рыб, немыслимо с точки зрения природных масштабов втиснутое в столь маленький объем, в аквариуме требуется искусственная очистка воды. Эту работу как раз и выполняет система фильтрации. Не смотря на то, что она искусственная, идеальным фильтром для Природного Аквариума является система, задействующая тот же механизм, который существует и в природе, и при котором микроорганизмы могут эффективно работать. Процессы, протекающие в фильтре, в основном можно разделить на три типа. Первый из них – это механическая фильтрация, когда с помощью мельчайшего фильтровального наполнителя улавливаются относительно крупные частицы. Фильтрация второго типа – химическая (адсорбция), в процессе которой различные субстанции удерживаются на поверхностях фильтровального наполнителя, имеющего мельчайшие поры и поэтому обладающего большой площадью контактной поверхности. Третий тип – это биологическая фильтрация. Благодаря различным микроорганизмам, колонизировавшим фильтровальный наполнитель, происходит разложение органики, содержащейся в воде. Может ли тот или иной акваскейп поддерживаться красивым определяется тем, насколько хорошо функционирует именно биологическая фильтрация.
Важность биологического фильтра
Аммоний, появляющийся из экскрементов рыб и мертвых листьев растений, является высокотоксичным веществом. При достаточно высоких концентрациях он может вызвать отравление рыб и креветок, что часто приводит к их гибели. Размножающиеся в фильтре нитрифицирующие бактерии преобразуют ядовитый аммоний в нитрит (NO2) и затем в нетоксичный нитрат (NO3). Таким образом органическая материя преобразуется в неорганическую, а вода очищается. Фильтровальный наполнитель заселяется не только бактериями, но также и огромными колониями простейших одноклеточных организмов, которые в основном охотятся на бактерий и других протозоа. Так, например, если болезнетворные бактерии, инфицирующие рыб, начинают пытаться размножаться, при нормально функционирующем фильтре простейшие поедают их, и вспышка болезни начинает угасать. Микроорганизмы, населяющие фильтр, играют также важную роль в естественной экосистеме, на вершине пирамиды которой они занимают нишу редуцентов. Биологическая фильтрация – важнейшая часть Природного Аквариума, базовая концепция которого заключается в том, что маленькая экосистема, где сосуществуют рыбы, растения и микроорганизмы, и среда которой стабильно существует подобно природной системе.
Эксперимент
Мы провели эксперимент с запуском аквариума. Новые аквариумы с растениями были запущены с фильтрами, в которых использовался различный фильтровальный наполнитель. На графиках слева показывают изменения качества воды. В стандартной комплектации фильтра Super Jet Filter ES-600 уголь и Bio Cube (Био-Кубы) – наполнитель «А». Благодаря своей великолепной адсорбционной способности уголь удаляет из воды избыточное количество питательных веществ. Фильтровальный наполнитель из губки - Bio Cube – работает как механический и биологический фильтр. Также использовался природный материал - Bio Rio – наполнитель «В». ADA поставляет Bio Rio, засеянным фильтровальными бактериями в спящем состоянии. В данном эксперименте этот базовый материал использовался таким, как он есть. Наполнитель «С» (названный активированным Bio Rio) также является продуктом ADA - Bio Rio, однако он уже использовался в растительном аквариуме и по этой причине уже был заселен бактериями и протозоа. После запуска аквариумов с тремя различными фильтровальными наполнителями (А,В,С) проводились замеры в изменении качества воды. Как обычно, первым веществом, появляющемся после запуска аквариума, является аммоний. Концентрации аммония снизились в аквариуме с наполнителем «А» быстрее, чем в двух других аквариумах. Это связано, скорее всего, с адсорбционной способностью угля. Следующим веществом, появившемся в аквариумах, был нитрит (NO2), являющийся продуктом преобразования фильтровальными бактериями аммония. Нитрит также быстрее всего снизился в аквариуме с наполнителем «А». Это произошло, возможно, из-за адсорбционной фильтрации. Однако, с точки зрения концентрации нитрита, аквариум с наполнителем «С» продемонстрировал наименьшее содержание NO2. Это кажется следствием того, что нитрит был быстро преобразован в нитрат (NO3) благодаря биологической фильтрации, которая была активной с самого начала. В аквариуме с наполнителем «В» бактерии в фильтре еще недостаточно сформировались, и поэтому потребовалось больше времени на то, чтобы нитрит исчез. Что же касается причин присутствия нитрата в воде с самого начала, то это результат того, что нитрат содержался в субстратах – Aqua Soil Amazonia и Power Sand. Если вернуться к нитриту, то его концентрация отмечалась невысокой в аквариуме с наполнителем «С». Фактически, нитрит начал снижаться здесь значительно ранее. Необходимо еще раз напомнить, что несколько крупных водоподмен обычно быстро снижают концентрацию нитрата. Однако из трех аквариумов аквариум с наполнителем «С», который состоял из активированного Bio Rio, с самого начала имел прозрачную воду, а аквариумные растения быстро начали расти. Азот, содержащийся в аммоние, нитрите и нитрате, усваивался растениями в качестве питательного вещества в аквариуме с наполнителем «С». Хотя концентрации азотсодержащих веществ позднее снизились и в двух других аквариумах, яркой характеристикой аквариума с наполнителем «С» является самое быстрое и самое большое снижение концентраций.
Общие сведения об аквариумах:
Аквариум: Cube Garden Д60 x Ш30 x В36 (см); Освещение: Green Glow/604 (NA Лампа 20Ватт x 4) включалось на 10 часов в день; Фильтрация: Super Jet Filter ES-600; Субстрат: Aqua Soil Amazonia, Power Sand S; CO2: 1 пузырек в секунду с использованием Pollen Glass и CO2 Glass Counter; Подмены воды: Небольшое количество за один раз; Растения: Glossostigma elatinoides, Echinodorus tenellus; Cryptocoryne wendtii, Green Rotala, Rotala macrandra Narrow, Ludwigia, Hygrophila; Прочее: Caridina japonica, Otocinclus; Качество воды: Тестировалось с помощью Pack Checker и различных тестов фирмы Tropic Marin.
Характеристики наполнителей и их сочетания
Эксперимент продемонстрировал важность как можно более раннего установления биологической фильтрации (если возможно, то с самого запуска аквариума) и стабилизации параметров воды, что необходимо для стимулирования начала быстрого роста растений, которые в свою очередь также обладают способностью очищать воду. При запуске аквариума очистка воды должна производиться с как можно большим количеством угля либо NA Carbon. NA Carbon представляет собой высокоэффективный активированный уголь в гранулах одинакового размера, что позволяет обеспечить хорошую водопроницаемость сквозь него и, как следствие, равномерную фильтрацию. Его адсорбционная способность в 20 раз выше, чем у обычных активированных углей. ADA предлагает еще один адсорбционный материал, называемый Bamboo Charcoal (Бамбуковый уголь). Этот природный материал состоит из высокопористого бамбукового угля с огромной площадью контактной поверхности. Этот наполнитель достаточно жесткий и не крошится. После того, как он теряет свою адсорбционную способность, то может использоваться в дальнейшем в течение долгого периода времени в качестве биологического фильтровального наполнителя, заселяемого фильтрационными бактериями. Основным же наполнителем для биологической фильтрации является Bio Rio. Как уже отмечалось ранее, Bio Rio содержит споры бактерий, которые сразу после помещения в фильтр начинают размножаться и устанавливают биофильтрацию на ранних этапах жизни аквариума. Bio Cube состоит из полиуретановой губки. Бактерии колонизируют этот тип синтетического наполнителя удивительно быстро, и биологическая фильтрация плавно стартует. Вскоре биологический фильтр начинает работать все лучше, что ведет к стабилизации условий в аквариуме. В силу сказанного выше, Bio Rio или Bio Cube используются в комбинации с адсорбционными наполнителями. Со стабилизацией параметров воды соотношение активированного угля и бионаполнителей плавно изменяется в сторону уменьшения количества адсорбционного материала, что позволяет как можно больше объема фильтровального наполнения использовать для целей биологической фильтрации. Тогда как многие наполнители с мелкой ячейкой могут выполнять функции механической фильтрации, Palm Net (Пальмовая сеть) обладает уникальными свойствами, которые отсутствуют у прочих материалов. Это фильтровальный материал изготовлен из сетеобразных волокон, покрывающих стволы пальмы Windmill семейства Arecaceae, которые ранее использовались для фильтрации воды питьевого водоснабжения. Поскольку этот материал обладает свойствами подавлять вредных микробов, он часто применялся как нерестовый наполнитель для декоративных рыб. Прекрасно применять такую старую мудрость для современного аквариума.
Заиливание фильтровальных наполнителей и их очистка
Микробы, колонизируя наполнитель биологического фильтра, формируют пленку (биопленка). Поскольку для образования многочисленных колоний бактерий требуется огромная площадь поверхности, пористый материал с большой площадью является самым эффективным. Мелкопористый фильтровальный наполнитель более эффективен, так как крупные частицы загрязнений засоряют пространство фильтра из-за большого пространства между поверхностями наполнителя. Однако, пористые и мелкосетчатые наполнители гораздо быстрее заиливаются. Эффективность биологического фильтра достигает своего максимума, когда фильтр начинает забиваться. Когда фильтр начинает заиливаться, внутри него снижается водный поток, что также приводит к уменьшению количества кислорода в фильтровальном наполнителе. В результате, эффективность фильтрации резко падает. Однако, если помпа,, установленная в фильтре, обладает хорошей производительностью, она может поддерживать высокую скорость протоки воды сквозь наполнитель и, тем самым, фильтрационную способность на протяжении долгого времени. Исходя из этих соображений, разрабатывалась помпа для фильтра Super Jet Filter. Тем не менее, такой фильтр также требует обслуживания, поскольку спустя некоторое, пусть даже более продолжительное время, он все же забивается, как и все другие. Когда такое случается, наполнитель необходимо вынуть из фильтра и слегка прополоскать в аквариумной воде, чтобы смыть загрязнения. Следует соблюдать осторожность, чтобы не смыть слишком много микробов.
Взаимосвязь с подменами воды
Вода в аквариуме с хорошо функционирующим фильтром всегда особенно чистая и прозрачная, здоровые растения и рыбы и очень мало водорослей. Частота и объем водоподмен может быть оправданно низкой. С другой стороны, если же фильтровальная эффективность невысока, как это часто бывает в только что запущенных аквариумах, необходимо увеличить частоту и объемы водоподмен, что поможет преодолеть различные проблемы. Как это следует из вышесказанного, существует взаимосвязь между фильтрацией и подменами воды. Выбор и сочетание оптимальных фильтровальных материалов обеспечит беспроблемное поддержание прекрасных подводных пейзажей Природного Аквариума.